Más que nunca: las superficies volcánicas de Io reveladas por una nueva tecnología de telescopios

Io, la luna de Júpiter, fotografiada por SHARK-VIS el 10 de enero de 2024. Esta es la imagen más alta de Io jamás obtenida por un telescopio terrestre. La imagen combina tres bandas espectrales (infrarroja, roja y amarilla) para resaltar el anillo rojizo alrededor del volcán Pele (debajo y a la derecha del centro de la luna) y el anillo blanco alrededor de Pillan Patera, encima a la derecha de Pele. Crédito: INAF/Observatorio del Gran Telescopio Binocular/Universidad Estatal de Georgia; Observaciones del rango IRV por SHARK-VIS/F. Pedicuras; procesamiento por D. Hope, S. Jefferies, G. Li Causi

Los astrónomos captaron un evento volcánico en JúpiterLa luna de Io con una resolución nunca antes alcanzada con observaciones desde la Tierra, avanzando nuestra comprensión de los procesos volcánicos en todo el sistema solar.

Nuevas imágenes de Io, la luna llena de volcanes de Júpiter, tomadas por el Gran Telescopio Binocular en el Monte Graham en Arizona, ofrecen la resolución más alta de Io jamás obtenida por un instrumento terrestre. Las observaciones fueron posibles gracias a un nuevo instrumento de imágenes ópticas de alto contraste, llamado SHARK-VIS, y al sistema óptico adaptativo del telescopio, que compensa la borrosidad inducida por la turbulencia atmosférica.

Detalles sin precedentes revelados

Las imágenes, que se publicarán en la revista. Cartas de investigación geofísica, revelan características superficiales tan pequeñas como 50 millas de ancho, una resolución espacial que anteriormente solo se podía lograr con naves espaciales enviadas a Júpiter. Según el equipo de investigación, esto equivale a tomar una fotografía de un objeto del tamaño de una moneda de diez centavos desde 100 millas de distancia.

SHARK-VIS permitió a los investigadores identificar un importante evento de resurgimiento alrededor de Pele, uno de los volcanes más prominentes de Io. Según el primer autor del artículo, Al Conrad, las erupciones en Ío, el cuerpo volcánicamente más activo del sistema solar, despiertan a sus contemporáneos en la Tierra.

El interferómetro del gran telescopio binocular, o LBTI, es un instrumento terrestre que combina dos telescopios de 8 metros en el Monte Graham en Arizona para formar el telescopio de montura única más grande del mundo. El interferómetro está diseñado para detectar y estudiar estrellas y planetas fuera de nuestro sistema solar. Créditos: NASA/JPL-Caltech

Perspectivas volcánicas de Io

«Io, por lo tanto, presenta una oportunidad única para aprender sobre las poderosas erupciones que ayudaron a dar forma a las superficies de la Tierra y la Luna en su pasado distante», dijo Conrad, científico asociado del Telescope Observatory. El Gran Telescopio Binocular, o LBT, es parte del Observatorio Internacional Mount Graham, una división del Observatorio Steward de la Universidad de Arizona.

Conrad añadió que estudios como este ayudarán a los investigadores a comprender por qué algunos mundos del sistema solar son volcánicos pero otros no. Es posible que algún día también arrojen luz sobre los mundos volcánicos dentro de un exoplaneta sistemas alrededor de estrellas cercanas.

Dinámica gravitacional y vulcanismo

Ligeramente más grande que la luna de la Tierra, Ío es la más interna de las lunas galileanas de Júpiter, que además de Ío incluyen a Europa, Ganímedes y Calisto. Encerrado en un «tira y afloja» gravitacional entre Júpiter, Europa y Ganímedes, Ío es empujado constantemente, lo que lleva a una acumulación de calor por fricción en su interior, lo que se cree que es la causa de su actividad volcánica sostenida y generalizada.

Al monitorear las erupciones en la superficie de Io, los científicos esperan obtener información sobre el movimiento de material impulsado por el calor debajo de la superficie de la luna, su estructura interna y, en última instancia, sobre el mecanismo de calentamiento de las mareas responsable del intenso vulcanismo de Io.

Una sección transversal de la corteza de Ío que muestra la comprensión actual de los científicos sobre los procesos geológicos y químicos que esculpen la superficie y producen la atmósfera de la luna. A la izquierda hay una columna roja y un anillo de azufre similar al generado por el lago de lava Pele. Las fallas en la litosfera más fría actúan como vías para que el magma de silicato rico en azufre llegue a la superficie. El interior de Ío se calienta por la fricción causada por el tirón gravitacional de Júpiter y dos de sus lunas, Europa y Ganímedes, que generan magma fundido. Crédito: de Pater et al., 2021, Reseñas anuales, basadas en la figura de Doug Beckner, James Tuttle Keane, Ashley Davies

Contexto histórico y descubrimientos recientes

La actividad volcánica de Ío se descubrió por primera vez en 1979, cuando Linda Morabito, ingeniera de NASAde la misión Voyager, detectó una erupción en una de las imágenes tomadas por la nave espacial durante su famoso «Grand Tour» por los planetas exteriores. Desde entonces, se han realizado una serie de observaciones que documentan la naturaleza inquieta de Ío, tanto mediante telescopios espaciales como terrestres.

La coautora del estudio Ashley Davies, científica principal del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL), dijo que la nueva imagen tomada por SHARK-VIS es tan rica en detalles que permitió al equipo identificar un importante evento de resurgimiento en el que se produjo la deposición de una columna alrededor de un volcán prominente conocido como Pele, ubicado en el hemisferio sur de Ío. cerca del ecuador. , está siendo cubierto por depósitos de erupción del Pillan Patera, un volcán vecino. Una secuencia de erupción similar fue observada por la nave espacial Galileo de la NASA, que exploró el sistema de Júpiter entre 1995 y 2003.

Avances tecnológicos en observaciones desde la Tierra

«Interpretamos los cambios como depósitos de lava oscura y depósitos blancos de dióxido de azufre originados en una erupción en Pillan Patera, cubriendo parcialmente el depósito de pluma roja rica en azufre de Pele», dijo Davies. «Antes de SHARK-VIS, estos eventos de resurgimiento eran imposibles de observar desde la Tierra».

Si bien las imágenes infrarrojas del telescopio pueden detectar puntos calientes causados ​​por erupciones volcánicas en curso, no son lo suficientemente potentes como para revelar detalles de la superficie e identificar sin ambigüedades las ubicaciones de las erupciones, explicó la coautora Imke de Pater, profesora emérita de astronomía en la Universidad de California. -Berkeley.

«Las imágenes más potentes en longitudes de onda visibles, como las proporcionadas por SHARK-VIS y LBT, son esenciales para identificar tanto las ubicaciones de las erupciones como los cambios en la superficie que no pueden detectarse en el infrarrojo, como nuevos depósitos de penacho», dijo de Pater, añadiendo que las observaciones de luz visible proporcionan a los investigadores. con un contexto vital para interpretar las observaciones infrarrojas, incluidas las de naves espaciales como Juno, que actualmente orbita alrededor de Júpiter.

Avances tecnológicos en astronomía observacional

SHARK-VIS fue construido por el Instituto Nacional Italiano de Astrofísica en el Observatorio Astronómico de Roma y está dirigido por un equipo dirigido por el investigador principal Fernando Pedichini, asistido por el director del proyecto Roberto Piazzesi. En 2023, se instaló, junto con el instrumento complementario de infrarrojo cercano SHARK-NIR, en el LBT para aprovechar al máximo el excepcional sistema de óptica adaptativa del telescopio. El instrumento contiene una cámara rápida y de ruido ultrabajo que le permite observar el cielo en modo de «imágenes rápidas», capturar vídeos en cámara lenta que congelan las distorsiones ópticas causadas por las turbulencias atmosféricas y procesar los datos de una manera sin precedentes. exactitud

Gianluca Li Causi, responsable de procesamiento de datos de SHARK-VIS en el Instituto Nacional Italiano de Astrofísica, explicó cómo funciona: «Procesamos nuestros datos en el ordenador para eliminar cualquier rastro de la huella electrónica del sensor. Luego seleccionamos los mejores fotogramas y los combinamos utilizando un paquete de software muy eficiente llamado Kraken, desarrollado por nuestros colegas Douglas Hope y Stuart Jefferies de la Universidad Estatal de Georgia. Kraken nos permite eliminar efectos atmosféricos, revelando Io con una precisión increíble”.

Perspectivas futuras en la observación del sistema solar

La científica del instrumento SHARK-VIS, Simone Antoniucci, dijo que anticipa que se realizarán nuevas observaciones de objetos en todo el sistema solar.

«La aguda visión de S SHARK-VIS es especialmente adecuada para observar las superficies de muchos cuerpos del sistema solar, no sólo las lunas de los planetas gigantes sino también los asteroides», afirmó. «Ya hemos observado algunos de estos, y los datos se están analizando actualmente, y planeamos observar más».